|
|
 |
|
Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии
|
Общий каталог эффектов
 | Рыскание. Момент рыскания |
 |
Рыскание. Момент рыскания
Описание
Рыскание - угловое вращение или раскачивание судна (самолёта или корабля) вокруг вертикальной оси на небольшой угол, а также небольшие изменения курса вправо или влево, свойственные судну(рис.1). Один из трёх углов (крен, тангаж и рыскание), соответствующих трём углам Эйлера, которые задают наклон летательного средства относительно его центра.
рис.1
Рыскание обозначено жёлтой стрелкой
В динамике полета рыскание (правильнее угол рыскания) также означает угол поворота корпуса самолета в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от направления на север. Этот угол сходен с курсом, но отсчитывается строго в соответствии с выбранной системой координат. В традиции российской школы это означает отсчет положительных углов против часовой стрелки, если смотреть сверху. Кроме того, обычный рассматриваемый диапазон углов рыскания ±180°.
Рассмотрим задачу устойчивости самолета. Мы рассматриваем самолет как твердое тело с шестью степенями свободы: три составляющих линейного перемещения и три составляющих углового смещения. Мы используем систему координат, начало которой совпадает с центром тяжести самолета (рис. 2). Оси х и z лежат в симметричной плоскости, а ось у перпендикулярна ей.
рис.2
Общепринятые обозначения для обсуждения устойчивости самолета
Составляющие углового смещения относительно осей координат обозначены φ,θ и ψ ; они называются креном, тангажем и рысканием, соответственно. Положительное направление любого углового смещения определяется правилом: оно происходит по часовой стрелке, если смотреть в положительном направлении осей вращения. Соответствующими угловыми скоростями являются: угловая скорость крена р, угловая скорость тангажа q, угловая скорость рыскания г.
Обычно моменты определяются относительно осей, проходящих через центр масс самолета. Это позволяет исключить из рассмотрения момент, создаваемый силой тяжести
mg, приложенной в центре масс. Поэтому, в дальнейшем на схемах для определения моментов сила тяжести изображаться не будет, а центр масс будет показан как шарнир, относительно которого происходит вращение самолета.
Моменты, действующие на самолет, обычно рассматриваются в связанной системе координат oxyz, начало координат которой располагается в центре масс самолета, а оси координат направлены следующим образом (рис.3):
продольная ось ox вдоль строительной оси фюзеляжа или хорды крыла к передней части самолета;
нормальная ось oy перпендикулярна продольной оси, лежит в плоскости симметрии самолета и направлена к верхней его части;
поперечная ось oz перпендикулярна плоскости симметрии самолета и направлена вдоль правого крыла.
рис.3
Аэродинамические моменты, действующие на самолет относительно осей связанной системы координат
Составляющая моментов, действующих на самолет, в связанной системе координат относительно оси oy называют моментом рысканья (на риснуке My), который считается положительным, если он стремится развернуть самолет влево.
Величины аэродинамических моментов рассчитываются по формулам, аналогичным формулам для аэродинамических сил:
где my – коэффициент момента рысканья; S – площадь крыла; l – размах крыла.
Как и коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления величина , my зависит от геометрических характеристик самолета, его конфигурации и отклонения рулей, а также углов атаки и скольжения и критериев аэродинамического подобия. Кроме того, как видно из формул, величины аэродинамических моментов зависят от плотности воздуха, скорости полета, площади и характерного геометрического размера крыла.
Ключевые слова
Области техники и экономики
Применение эффекта
С помощью углов Эйлера (крена,тангажа и рыскания) в механике задают ориентацию летательного средства относительно нормальной системы координат. Расчет аэродинамических моментов действующих на крыло позволяет решать задачи динамической устойчивости и управления кораблей, морских судов. Для изменения ориентации на самолетах предназначены элероны(управление креном), флапероны(крен), элевоны(крен и тангаж),руль направления(рыскание), руль высоты (тангаж).
Реализации эффекта
руль направления - подвижная часть вертикального оперения, предназначенная для управления самолетом относительно нормальной оси (перпендикулярно к продольной и поперечной осям самолета), то есть рысканием.
рис.4
Руль направления
Литература
1. Карман Т. Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии. Ижевск,2001
2. Айзерман М.А Классическая механика М.,1980
